PNAS | 研究揭示植物病原菌诱导的生物合成途径编码小麦的防御相关分子！

小麦是最重要的谷类作物之一，提供全世界人类消耗的五分之一的热量。尽管它在农业上非常重要，但人们对小麦在应对虫害和病原体攻击时产生的化学物质知之甚少。英国约翰英纳斯中心Anne Osbourn团队（Nature子刊 | 中科院韩斌/约翰英纳斯中心Osbourn团队揭示谷物抗菌化合物多基因途径组装机制！）的研究人员利用最近在绘制面包小麦复杂基因组图谱方面取得的进展做出了这一发现。

2022年4月13日，国际权威学术期刊PNAS发表了题为Pathogen-induced biosynthetic pathways encode defense-related molecules in bread wheat的研究论文。Osbourn和Uauy团队合作产生的数据导致发现了小麦中的几组基因，这些基因在植物受到致病微生物的攻击时被开启。这些基因在小麦基因组的六个生物合成基因簇中被发现。产生防御分子的基因簇以前也在其他谷类作物中被发现，如燕麦和水稻。了解产生某些有用化学物质的遗传途径意味着这些基因组合可以被培育到小麦品种中，以使它们在气候变化使之成为更多问题的时候对病害有更强的抵抗力。

为了找出这些基因簇产生的化学物质，研究人员分离了感兴趣的基因，并将其引入烟草的近亲植物Nicotiana benthamiana。这种瞬时表达技术能够快速分析这些基因簇所编码的生化途径。研究人员发现，这些基因簇编码了一套多功能的分子，包括三萜类、二萜类和黄酮类，包括一种以前未知的分子，被命名为 ellarinacin。该团队正在继续他们的工作，破译由这些基因簇产生的其他分子，并了解它们如何有助于保护小麦免受病虫害的影响。这项研究还发现，小麦的一种野生草类近缘种Brachypodium distachyon含有病原体诱导的Ellarinacin簇变异，它产生一种结构类似的化合物brachynacin。

这篇论文强调了小麦研究的一个重要新方向的开始。基因组学驱动的方法使科研人员能够确定只有在特定条件下（在这种情况下是病原体攻击）才在小麦中产生的化合物。通过对小麦提取物进行化学分析的'经典'方法来寻找这些分子将是一种挑战。从对小麦防御化合物知之甚少，到现在科研人员已经发现了六条以前未知的小麦防御化合物的生物合成途径，包括以前没有报道过的全新的化学物质。科研人员的工作还在继续，要研究这些分子在小麦中的作用，它们如何有助于防御病原体，以及整个病原体诱导的基因簇网络是如何被调节的。

共表达网络分析揭示了面包小麦中候选的防御相关BGCs

arborinane类生物合成基因簇的系统发育和化学分歧

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